H5 Celmetabolisme en Enzymen PDF

Hoofdstuk 5 Celmetabolisme en enzymen 1 RECAP OSMOSE De regendruppels zijn ??? t.o.v. het kersensap. Het kersensap is ??? t.o.v. de regendruppels. → Verplaatsing van water naar binnenzijde van kers → Barsten 2 RECAP OSMO...

Hoofdstuk 5 Celmetabolisme en enzymen 1 RECAP OSMOSE De regendruppels zijn ??? t.o.v. het kersensap. Het kersensap is ??? t.o.v. de regendruppels. → Verplaatsing van water naar binnenzijde van kers → Barsten 2 RECAP OSMOSE De regendruppels zijn ‘hypotoon’ t.o.v. het kersensap. Het kersensap is ‘hypertoon’ t.o.v. de regendruppels. → Verplaatsing van water naar binnenzijde van kers → Barsten 3 RECAP OSMOSE De regendruppels zijn ‘hypotoon’ t.o.v. het kersensap. Het kersensap is ‘hypertoon’ t.o.v. de regendruppels. → Verplaatsing van water naar binnenzijde van kers → Barsten VERGELIJKBAAR MET: Omgeven oplossing is ‘???’ t.o.v. cytoplasma erytrocyt. Cytoplasma erytrocyt is ‘???’ t.o.v. de omgeven oplossing. → Verplaatsing van water naar binnenzijde erytrocyt → Openbarsten erytrocyten = HEMOLYSE 4 RECAP OSMOSE De regendruppels zijn ‘hypotoon’ t.o.v. het kersensap. Het kersensap is ‘hypertoon’ t.o.v. de regendruppels. → Verplaatsing van water naar binnenzijde van kers → Barsten VERGELIJKBAAR MET: Omgeven oplossing is ‘hypotoon’ t.o.v. cytoplasma erytrocyt. Cytoplasma erytrocyt is ‘hypertoon’ t.o.v. de omgeven oplossing. → Verplaatsing van water naar binnenzijde erytrocyt → Openbarsten erytrocyten = HEMOLYSE 5 RECAP Eiwitten Functie: = proteïnen Structuur Opslag Monomeer: aminozuur Transport Condensatiereactie → peptidebindingen Hormonen Polypeptideketens Receptoren Contractie Defensie Enzymen 6  RECAP Eiwitten - functies Functie: Structuur Opslag Transport Hormonen Receptoren Contractie Defensie Afbraak polymeren in voedsel Enzymen 7 Figuur via medicijnen.nl  RECAP Membraaneiwitten - functies Functie Transport o.a. aquaporines Structuur Verankering Intracellulaire juncties Enzym Receptor o.a. hormoonreceptors (insuline, groeihormoon, …) Herkenning 8 Figuur via National Human Genome Institue  5.2 Metabolisme = stofwisseling = alle (bio)chemische processen binnen een organisme 9 Figuur via canopybiosciences.com  5.2 Metabolisme = stofwisseling = alle (bio)chemische processen binnen een organisme Georganiseerd in metabole wegen of ‘pathways’ A→B→C→D→… 10 Figuur via canopybiosciences.com  5.2 Metabolisme = stofwisseling = alle (bio)chemische processen binnen een organisme Georganiseerd in metabole wegen of ‘pathways’ A→B→C→D→… 11 Figuur via https://studyboard.be/  5.2 Metabolisme = stofwisseling = alle (bio)chemische processen binnen een organisme Georganiseerd in metabole wegen of ‘pathways’ A→B→C→D→… 12 Figuur via canopybiosciences.com 5.2 Metabolisme = stofwisseling = alle (bio)chemische processen binnen een organisme Georganiseerd in metabole wegen of ‘pathways’ Katabole pathways genereren energie Bv. celrespiratie Anabole pathways vergen energie Bv. eiwitsynthese 13 5.2 Metabolisme = stofwisseling = alle (bio)chemische processen binnen een organisme Georganiseerd in metabole wegen of ‘pathways’ Katabole pathways genereren energie Bv. celrespiratie Anabole pathways vergen energie Bv. eiwitsynthese 14 5.2 Metabolisme POLYMEREN = stofwisseling = alle (bio)chemische processen binnen een organisme Georganiseerd in metabole wegen of ‘pathways’ Katabole pathways genereren energie Bv. celrespiratie Anabole pathways vergen energie Bv. eiwitsynthese MONOMEREN 15  5.3 ATP cyclus (High) energy bonds beetje ATP = adenosinetrifosfaat veel weinig → Biologische vorm van energie P P P 16 Figuur via loretocollegebiology.weebly.com  5.3 ATP cyclus 17 Figuur via biologyonline.com  5.3 ATP cyclus hydrolyse Energie afkomstig Energie vrij van katabole voor celarbeid pathways (niet spontane reacties, en fosforylering anabole pathways) 18 Figuur via biologyonline.com  5.3 ATP cyclus hydrolyse Energie afkomstig Energie vrij van katabole voor celarbeid pathways (niet spontane reacties, en fosforylering anabole pathways) Anorganisch fosfaat = pi of P Pyrofosfaat = ppi of P P 19 Figuur via biologyonline.com 5.3 ATP cyclus 20 5.3 ATP cyclus ATP synthase zet ADP terug om in ATP Gebruikt energie die vrijkomt van protongradiënt 21 5.3 ATP cyclus P P P γ β α ADENOSINE RIBOSE 22 5.3 ATP cyclus veel weinig energie energie P P P γ β α ADENOSINE beetje energie RIBOSE 23 5.3 ATP cyclus veel weinig energie energie P P P γ β α ADENOSINE beetje energie RIBOSE Enorm hoog tempo → 80kg ATP / dag! 24 5.4 Enzymen Biologische katalysatoren Biologische katalysatoren die snelheid van reacties (substraat → product) kan verhogen Handhaven homeostase in de cel/systeem 25 5.4 Enzymen Biologische katalysatoren Biologische katalysatoren die snelheid van reacties (substraat → product) kan verhogen Handhaven homeostase in de cel/systeem 26 5.4 Enzymen Biologische katalysatoren Naamgeving [stam van substraat/product]-ase bv. ATPase, amylase Substraatspecifiek o.w.v. unieke vorm 27 5.4 Enzymen Klassen Klasse Werking Kenmerkende reactie EC1: oxidoreductasen Katalyseren redoxreacties AH + B → A + BH (gereduceerd) dehydrogenase A + O → AO (geoxideerd) EC2: transferases Katalyseren de overdracht van een AB + C → A + BC kinase functionele groep van het ene molecuul naar het andere EC3: hydrolasen Katalyseren van hydrolytische splitsing AB + H2O → AOH + BH nuclease van stoffen EC4: lyases Voegen toe of verwijderen groepen voor de RCOCOOH → RCOH + CO2 of decarboxylase vorming van dubbele bindingen [X-A-B-Y] → [A =B + X-Y] EC5: isomerasen Katalyseren de omvorming van een AB → BA isomerase verbinding in een isomere structuur EC6: ligasen Verbinden twee moleculen ten koste van X + Y + ATP → XY + ADP + Pi DNA ligase een ATP-molecuul (uitz: Rubisco) 28 5.4 Enzymen Structuur Globulair eiwit OF globulair eiwit + cofactor 29 5.4 Enzymen Structuur Globulair eiwit OF globulair eiwit + cofactor ‘Holo-enzym’ = ‘apo-enzym’ (globulair eiwit) + ‘co-enzym’ (cofactor) Organische cofactoren coenzymen (NADP+, NAD+, ATP) of vitaminen Anorganische cofactoren metaalionen (Mg2+, Mn2+…) 30 5.4 Enzymen Structuur Globulair eiwit OF globulair eiwit + cofactor ‘Holo-enzym’ = ‘apo-enzym’ (globulair eiwit) + ‘co-enzym’ (cofactor) Organische cofactoren coenzymen (NADP+, NAD+, ATP) of vitaminen Anorganische cofactoren metaalionen (Mg2+, Mn2+…) 31 5.4 Enzymen Structuur Globulair eiwit OF globulair eiwit + cofactor ‘Holo-enzym’ = ‘apo-enzym’ (globulair eiwit) + ‘co-enzym’ (cofactor) Organische cofactoren coenzymen (NADP+, NAD+, ATP) of vitaminen Anorganische cofactoren metaalionen (Mg2+, Mn2+…) COFACTOR Enkel gebonden tijdens reactie Continu gebonden aan apo- enzym Donor/acceptor van functionele groep/elektronen/protonen 32 5.4 Enzymen Structuur 33  E = enzym 5.4 Enzymen S = substraat ES = enzym-substraatcomplex Werking van enzymen: ES-complex P = product(en) E+S → ES → E+P 34 5.4 Enzymen Werking van enzymen: enzymcyclus 35  5.4 Enzymen Structuur Globulair eiwit Substraatspecificiteit 36 Figuur via Romero et al. 2018 Polymers 5.4 Enzymen Werking van enzymen: actief centrum Actief betrokken bij binding substraat 37  5.4 Enzymen Werking van enzymen: modellen SLEUTEL-SLOT MODEL (Fischer) 38  5.4 Enzymen Werking van enzymen: modellen SLEUTEL-SLOT MODEL (Fischer) INDUCED FIT MODEL 39 5.4 Enzymen Werking van enzymen: voorbeeld MALTASE maltose actief centrum glucose 40 5.4 Enzymen Werking van enzymen: voorbeeld MALTASE maltose actief centrum glucose 41 5.4 Enzymen Werking van enzymen: voorbeeld MALTASE maltose actief centrum glucose 42 5.4 Enzymen Werking van enzymen: voorbeeld MALTASE maltose actief centrum glucose 43 5.4 Enzymen Werking van enzymen: voorbeeld MALTASE maltose actief centrum glucose 44 5.4 Enzymen Werking van enzymen: enzymactiviteit ‘enzymactiviteit’ = hoeveelheid substraat dat omgezet wordt (of hoeveelheid product dat gevormd wordt) in functie van de tijd 45  5.4 Enzymen Werking van enzymen: enzymactiviteit ‘enzymactiviteit’ = hoeveelheid substraat dat omgezet wordt (of hoeveelheid product dat gevormd wordt) in functie van de tijd Afhankelijk van Optimumtemperatuur denaturatie bij hoge T° 46  5.4 Enzymen Werking van enzymen: enzymactiviteit ‘enzymactiviteit’ = hoeveelheid substraat dat omgezet wordt (of hoeveelheid product dat gevormd wordt) in functie van de tijd Afhankelijk van Optimumtemperatuur Optimum pH denaturatie bij hoge T° 47  5.4 Enzymen Werking van enzymen: enzymactiviteit ‘enzymactiviteit’ = hoeveelheid substraat dat omgezet wordt (of hoeveelheid product dat gevormd wordt) in functie van de tijd plateau Afhankelijk van Optimumtemperatuur Saturatie Optimum pH denaturatie bij hoge T° alle actieve sites gevuld 48 5.4 Enzymen Werking van enzymen: CONTROLE van enzymactiviteit Inhibitoren Competitieve inhibitie ~ substraatanalogen Niet-competitieve, allosterische inhibitie Feedbackmechanismen handhaven de homeostase van de cel Postieve feedback = activatie van de reactie/pathway Negatieve feedback = afremmen van de reactie/pathway 49 5.4 Enzymen Werking van enzymen: competitieve inhibitie Competitie met substraat op actieve site, vaak door analogen 50 5.4 Enzymen Werking van enzymen: niet competitieve, allosterische inhibitie Binden op andere plaats, veranderen zo de vorm 51 5.4 Enzymen Werking van enzymen: CONTROLE van enzymactiviteit Inhibitoren Competitieve inhibitie ~ substraatanalogen Niet-competitieve, allosterische inhibitie Feedbackmechanismen handhaven de homeostase van de cel Postieve feedback = activatie van de reactie/pathway Negatieve feedback = afremmen van de reactie/pathway 52 5.4 Enzymen Werking van enzymen: feedbackmechanismen - NEGATIEVE FEEDBACK eenvoudige reactie A → B B vaak gelijkaardig aan A → competitieve inhibitie enz 1 53 5.4 Enzymen Werking van enzymen: feedbackmechanismen - Metabole pathway NEGATIEVE FEEDBACK E niet gelijkaardig aan A → allosterische inhibitie A → B → C → D → E enz 1 enz 2 enz 3 enz 4 + FEEDBACK POSITIEVE A → B → C → D → E enz 1 enz 2 enz 3 enz 4 54 5.4 Enzymen Werking van enzymen: feedbackmechanismen - NEGATIEVE FEEDBACK Inhibitoren remmen A → B → C → D → E enzymwerking af, vertragen ze enz 1 enz 2 enz 3 enz 4 + FEEDBACK POSITIEVE A → B → C → D → E enz 1 enz 2 enz 3 enz 4 55 5.4 Enzymen Werking van enzymen: feedbackmechanismen - NEGATIEVE FEEDBACK Inhibitoren remmen A → B → C → D → E enzymwerking af, vertragen ze enz 1 enz 2 enz 3 enz 4 + FEEDBACK POSITIEVE A → B → C → D → E enz 1 enz 2 enz 3 enz 4 56 5.4 Enzymen Werking van enzymen: feedbackmechanismen - NEGATIEVE FEEDBACK Inhibitoren remmen A → B → C → D → E enzymwerking af, vertragen ze enz 1 enz 2 enz 3 enz 4 + FEEDBACK POSITIEVE Activatoren stimuleren enzymwerking, A → B → C → D → E versnellen ze enz 1 enz 2 enz 3 enz 4 57